精餾技術(shù)的分類及實際生產(chǎn)中工藝流程

 在制藥，精細(xì)化工等生產(chǎn)中，常常會有很多液相或汽相混合物中需要分離或提純，精餾技術(shù)便成為應(yīng)用廣和規(guī)模大的傳質(zhì)分離過程。今天，這篇文章講講精餾的種類以及舉例說明其在實際生產(chǎn)運用中的工藝流程。

精餾技術(shù)是根據(jù)在一定壓力下通過多次部分氣化和多次部分冷凝使得混合液得以分離，以分別獲得接近純態(tài)的部分的過程。工業(yè)生產(chǎn)中的精餾過程是在精餾塔中將部分氣化過程和部分冷凝過程有機結(jié)合起來的過程。

精餾操作分為連續(xù)操作和間歇操作，所用設(shè)備大同小異。主要為精餾塔、冷凝器、再沸器。用于精餾的塔設(shè)備有板式塔和填料塔，常用的是板式塔。 

精餾技術(shù)的分類及實際生產(chǎn)中工藝流程舉例：

此精餾方法通過加入某一組分（稱為夾帶劑）去與被分離物系中的一個或幾個組分形成共沸物或是破壞原物料組分間可能存在的共沸物的方式達(dá)到分離效果，可分為萃取精餾、共沸精餾和加鹽精餾。

1、共沸精餾

共沸精餾是利用混合物中的物質(zhì)能形成共沸物的性質(zhì)來實現(xiàn)分離的過程。共沸精餾是多組分（至少是三組分）非理想溶液的精餾。

根據(jù)所形成的共沸物能否分離為不互溶的兩個液相，分為均相共沸精餾和非均相共沸精餾。

塔頂產(chǎn)品為非均相共沸物的流程：▼ 

乙醇－水共沸混合物和夾帶劑苯加入 A 塔，塔底得到純乙醇。

塔頂?shù)玫剿⒁掖己捅降娜卜谢旌衔铮淠筮M(jìn)入分相器，在分相器中形成兩個液層，上層富苯，下層富乙醇。

富苯層回流至 A 塔補充夾帶劑，富乙醇層進(jìn)入 B 塔，塔頂?shù)玫奖剑掖脊卜形镆曰厥毡剑椎玫揭掖己退幕旌衔镞M(jìn)入 C 塔。

C 塔頂為乙醇－水共沸物，塔底為純水。

通過此流程可以完成乙醇、水的分離。

塔頂產(chǎn)品為均相共沸物的流程：▼ 

這一類共沸精餾流程比較復(fù)雜。圖 1.9 所示為用甲醇作夾帶劑，從沸點接近的烷烴中分離甲苯的流程。

A 塔塔頂產(chǎn)物（甲醇－烷烴共沸物）冷凝后不分層，共沸劑的回收不能利用簡單的分層法，而需將塔頂產(chǎn)物通入萃取塔 B 中，從塔頂加入水將甲苯萃取出來。

萃取塔頂部得到輕相烷烴，底部出來的甲醇－水溶液在普通精餾塔中可分離得到甲醇和水。

A 塔塔底產(chǎn)物進(jìn)入 D 塔，D 塔底得到甲苯，塔頂產(chǎn)品部分回流，部分返回 A 塔繼續(xù)使用。

2、萃取精餾

萃取精餾是通過向待分離組分中加入萃取劑（第三方組分）以顯著改變待分離組分的相對揮發(fā)度來實現(xiàn)分離的過程。
 

在苯精制工藝中，將經(jīng)過焦化預(yù)處理的苯產(chǎn)品引入萃取精餾法除烷烴和烯烴的階段，具體過程如圖2-2所示：將預(yù)處理后的原料加入萃取精餾塔中部，從萃取精餾塔頂部加入萃取劑，從塔底部排出飽和溶劑（其主要成分為萃取劑、苯和噻吩），從塔頂排出萃余液（含有較多雜質(zhì)的混合物）。

之后將飽和溶劑送進(jìn)溶劑回收塔進(jìn)行溶劑回收，回收后的溶劑送進(jìn)萃取塔精餾塔頂部進(jìn)行循環(huán)使用。

3、加鹽萃取精餾

加鹽萃取精餾是用固體鹽做萃取劑或向萃取劑中加入固體鹽來增加萃取劑分離性能的分離過程。

進(jìn)料 ( 甲醇-甲苯共沸物 ) 與從甲苯回收塔 ( T2 ) 頂部蒸出的甲醇和甲苯的近沸物混合后，由萃取塔 ( T1 ) 底部進(jìn)入，從甲醇回收塔 ( T3 ) 底部返回的加鹽萃取劑經(jīng)冷卻器( E5 ) 冷卻降溫至 35 ℃ 后進(jìn)入 T1 塔頂部，在 T1 塔內(nèi)完成逆流萃取。

T1 塔頂部的萃余相進(jìn)入甲苯回收塔 ( T2 ) ，在塔底得到合格的甲苯產(chǎn)品，塔頂物料返回至 T1 塔底部。

T1 塔 底 部 的 萃 取 相 進(jìn) 入 甲 醇 回 收 塔 ( T3 ) ，在塔頂?shù)玫胶细竦募状籍a(chǎn)品，塔底鹽水冷卻后返回至 T1 塔頂部。

復(fù)合精餾是將形式多樣的精餾形式進(jìn)行耦合以達(dá)到強化傳質(zhì)過程和簡化工藝的目的。

比較典型的有反應(yīng)精餾、吸附精餾、結(jié)晶精餾、和膜精餾等。

1、反應(yīng)精餾

反應(yīng)精餾是將反應(yīng)過程和精餾分離有機結(jié)合在一起在同一設(shè)備中進(jìn)行的一種耦合過程。反應(yīng)精餾只適用于化學(xué)反應(yīng)和精餾過程在同樣溫度和壓力范圍內(nèi)進(jìn)行的工藝過程。
 

以常溫常壓下典型的液相可逆反應(yīng)A+B?C+D為例，對反應(yīng)精餾的工藝流程作一介紹，A，B，C，D 4種物質(zhì)的揮發(fā)度由大到小的順序為C， A ，B，D其中目標(biāo)產(chǎn)物為D。

由圖（b）可見，采用反應(yīng)精餾技術(shù)，原料A和B分別從反應(yīng)段的下方和上方進(jìn)入反應(yīng)精餾塔，在反應(yīng)段充分接觸反應(yīng)，目的產(chǎn)物和反應(yīng)物得到了及時的分離。

2、吸附精餾

吸附蒸餾是綜合利用了吸附分離因數(shù)高、產(chǎn)品純度高和能耗低的特點和蒸餾易于連續(xù)生產(chǎn)、處理能力大的優(yōu)點而開發(fā)出的一種新型的強化精餾過程。

工藝流程圖1-6為用乙二醇作載液和4A分子篩作吸附劑共同組成的漿液，對叔丁醇-水共沸物的吸附蒸餾分離的工藝過程。

稀叔丁醇水溶液連續(xù)輸入吸附蒸餾塔的下部，同時一定量的乙二醇與 4A 分子篩形成漿液從吸附蒸餾塔的上部連續(xù)輸入。

由于乙二醇的沸點高于水，水的沸點又高于叔丁醇，于是在吸附蒸餾塔中，由于蒸餾作用和4A 分子篩的吸附作用，使得叔丁醇向塔頂富集，同時水和乙二醇與 4A 分子篩形成的料漿也同時流向塔底，水一部分留在載液中，另一部分被 4A 分子篩吸附。

吸附蒸餾塔塔釜液隨后送入蒸餾脫附塔，由于蒸餾作用和 4A 分子篩的脫附作用，使得水向蒸餾脫附塔中塔頂富集，同時 4A 分子篩中的水被解吸，乙二醇載液與4A 分子篩組成的料漿流向塔釜，最后回流到吸附蒸餾塔還可以繼續(xù)使用。

3、結(jié)晶精餾

結(jié)晶精餾是將結(jié)晶和精餾兩種方式聯(lián)合在一起的工藝，既可以得到高純度的產(chǎn)品又強化了精餾工藝過程。

結(jié)晶精餾用于分離MDI的同分異構(gòu)體，MDI存在2，4’-MDI4，4’-MDI，2，2’-MDI 三種同分異構(gòu)體，其中MDI-100是指含4，4’-MDI 純度達(dá)99%以上的MDI，MDI-50 指2、4’-MDI和4，4’-MDI的混合物。 

本流程將物料首先進(jìn)入熔融結(jié)晶器, 結(jié)晶器采用懸浮結(jié)晶方式 ,使 4， 4′-MDI部分結(jié)晶。

分離后 , 晶體經(jīng)多次洗滌為 MDI-100產(chǎn)品, 洗滌液回流到結(jié)晶器重新結(jié)晶。母液經(jīng)加熱后進(jìn)入真空精餾裝置 , 控制回流比及塔頂采出量 ,使 2，4′-MDI側(cè)線采出口中 2， 4′-MDI的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約 50%, 作為 MDI-50產(chǎn)品。

4，4′-MDI側(cè)線采出口中 2，4′-MDI含量為 10%, 并作為回流與進(jìn)料混合后進(jìn)入結(jié)晶器重新結(jié)晶。

非常規(guī)條件是一個相對概念，相對通常的精餾過程而言，非常規(guī)條件下的精餾是指操作參數(shù)(如操作溫度、壓力等)在較為惡劣的條件下進(jìn)行，或是分離對象或獲得產(chǎn)品質(zhì)量(純度)要求很高等。

1、分子精餾

分子精餾原理：不同的分子有著不同的分子有效直徑, 故它們的平均自由程也不相同。 分子蒸餾技術(shù)是利用不同物質(zhì)分子受熱蒸發(fā)逸出液面后的平均自由程大小的不同來實現(xiàn)分離提純的。

具體方法是在液面上方大于重分子平均自由程而小于輕分子平均自由程處設(shè)置一冷凝面, 使得重分子達(dá)不到冷凝面而返回液面, 保持原有的平衡;而輕分子不斷地在冷凝面上冷凝, 從而破壞了輕分子的動態(tài)平衡, 結(jié)果使混合液中的輕分子不斷從液相逸出, 最終達(dá)到分離的目的。

具體過程(見下圖 )。▼
 

2、真空精餾

真空精餾是指精餾過程在真空下進(jìn)行的操作，常用于高沸點物質(zhì)或熱敏物質(zhì)的分離與提純。

真空精餾過程在精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)過程中有著廣泛的應(yīng)用。比如：含有雜質(zhì)的硒渣經(jīng)過兩次蒸餾最終得到純度較高的硒。